Jego wejście do służby poważnie zaniepokoiło amerykańskich strategów – samolot mógł osiągnąć cele położone głęboko na terytorium USA i przenieść opracowaną przez Rosjan w 1949 roku bombę atomową. Potencjalne zagrożenie ze strony Tu-4 było bezpośrednim impulsem do opracowania przez Amerykanów rozbudowanego systemu obrony powietrznej własnego terytorium – w 1957 roku przemianowanego na NORAD.
Użycie samolotu
Do zakończenia produkcji w roku 1953, w ZSRR zbudowano 847 samolotów bombowych Tu-4. Maszyny te trapiły liczne usterki, przez co nie były lubiane przez załogi. Osiągi były niższe niż w B-29, przyczyniły się do tego m.in. gorsze, ulegające częstym awariom silniki. Choć radzieckich maszyn nigdy nie wykorzystano w walce, przyczyniły się do gwałtownego rozwoju radzieckiego programu budowy bombowców strategicznych. W 1954 roku, właśnie z Tu-4 zrzucono bombę atomową na poligonie tockim koło Orenburga.
Samoloty Tu-4 wycofano ze służby w latach sześćdziesiątych i zastąpiono nowocześniejszymi Tu-16 i Tu-95. Część maszyn przekazano Chinom.